请仔细阅读本报告末页声明 证券研究报告 | 行业专题研究 2020年05月17日 区块链 盘点公链（2020H1）：扩容至深水区，DeFi、代付渐成标配 2019年10月24日召开的政治局集体学习会议将区块链定位为“核心技术自主创新的重要突破口”，而公链是区块链发展的基石，其发展动向可以看作区块链产业的风向标。本篇报告梳理了2019年以来重要公链为突破性能瓶颈做出的种种努力和在安全性和链上与链下应用方面的进展。 公链交易处理性能和安全性领域出现多种优化方案。交易处理性能方面，链上与链下扩容方案“齐头并进”。1）POA（权威证明机制）获得更多关注。Vechain、波卡等项目采纳的POA在前期或是解决公链性能问题的较为直接而有效的路径。2）POS（权益证明机制）探索之路漫漫。以以太坊为代表的诸多知名公链正在探索POS机制，以摆脱当前流行的POW共识算法下的诸多问题（例如性能）。其中，以太坊或将在2020年上线采用了POS共识的信标链，前景可期。 安全性方面，尽管以太坊共识机制转型延期，其他项目共识机制的转变和防范大规模攻击取得进展。例如，Algorand采用随机算法实现拜占庭算法的大规模扩展；达世币专注升级链锁以免疫51%算力攻击;Neo将降低非投票节点可获得燃料代币的数量，将当前的Neo升级至Neo3，以提升投票率和安全性。 DApp竞争格局稳定。从交易额、交易笔数、活跃用户数量等方面来看，波场 TRON、EOS、ETH 居于全球前三。其中，TRON 在活跃用户和交易量等方面增速最快；2019年，EOS在交易额和交易笔数上处于领先地位； ETH活跃用户和DApp数量均为第一，且在2020年一季度在总交易额上获得领先地位。 以太坊仍是标杆，DeFi、“为普通用户代付费用”渐成标配。我们预计，2020年及未来，会有更多公链项目兼容以太坊，抱着追赶以太坊的态度，不断捕获以太坊与培育自身链上资产，吸收其他公链“放开链上资源租赁”“为用户代付链上资源使用费（参考 EOS、Nervos、VeChain 等）”等做法，使资源与用户的匹配更精准，降低普通用户的使用门槛和合规风险，并寻找区块链与传统商业世界的结合点。 DeFi生态繁茂，安全事件引担忧。被锁仓的加密货币市值已经高达12.3亿美元。而 2020年年初以来，MakerDAO“黑色星期四”、bZx闪电贷事件、Lendf.Me被黑客攻击等几起与DeFi相关的风险事件引发担忧。这暴露出DeFi的安全性受制于底层平台，我们认为，作为一种金融服务，DeFi应高度关注风险控制这一生命线。 投资建议：推荐关注有望受益于区块链技术持续发展的相关标的： 1）东港股份、易见股份、安妮股份等（区块链应用）；2）央行数字货币：恒宝股份、新大陆等；3）欧科集团、火币科技（数字资产交易相关）；4）嘉楠科技（比特币矿机厂商）。 感谢以下机构与个人对本报告提供的资料支持（排名不分先后）： Nervos 吕国宁；Conflux 张元杰；VeChain 周子衡、任之劼；Qtum 郑义、帅初；Neo 达鸿飞、高原、李雅君；EthFans以太坊爱好者 阿剑。 风险提示：区块链技术发展不达预期，区块链商业模式落地不达预期，监管政策宽松度不达预期。 增持（维持） 行业走势 作者 分析师 宋嘉吉 执业证书编号：S0680519010002 邮箱：songjiajigszq 研究助理 孙爽 邮箱：sunshuanggszq 相关研究 1、区块链：比特币第三次“减半”，挖矿市场波澜不惊2020-05-11 2、通信：新基建如何落地？物联网、REITs与国产化2020-05-10 3、通信：通信行业 2019年报及一季报综述：春日将至，沃土生花2020-05-06 -16%0%16%32%2019-05 2019-09 2020-01 2020-05通信 沪深3002020年05月17日 P.2 请仔细阅读本报告末页声明 内容目录 1 概览：区块链迎来性能、安全、应用三方面的边际革命 . 4 2 性能：百花齐放，以太坊信标链或于2020年上线 . 5 2.1 链上扩容路线扩大区块 . 6 2.1.1 BCH推出Schnorr签名 . 6 2.1.2 BSV完成创世升级不设上限 . 7 2.2 链上扩容路线改变共识算法 . 8 2.2.1 Conflux：引入“父边”“ 引用边”，打造树图结构 . 8 2.2.2 VeChain：引入链下权威节点，改进POA算法 . 9 2.3链上扩容路线分片：以太坊信标链2020年或将上线 . 9 2.4 链上扩容路线多链 . 12 2.4.1 波卡（Polkadot）：采纳POA，通过中继链实现跨链通信 . 12 2.4.2 Cosmos：通过跨链协议IBC实现跨链通信 . 12 2.5 链下扩容/二层网络（Layer-2）/侧链路线 . 12 2.5.1 比特币：大力推广闪电网络，优化交易处理性能 . 12 2.5.2 以太坊：完成两次升级，利好二层网络方案，为扩容做准备 . 15 2.5.3 Nervos：成功启动CKB主网，2020年进一步关注技术开发 . 15 2.5.4 Bytom：频繁上线商业应用，在Layer2领域继续寻求突破 . 16 3 安全性篇 . 17 3.1 Algorand：采用随机算法实现拜占庭算法的大规模扩展 . 18 3.2 Neo：建设下一代互联网基础设施，优化治理模式和经济模型 . 20 3.3 Qtum：采用POS机制，非出块节点分享出块收益，延迟收益 . 21 3.4 达世币：通过仲裁链免疫51%算力攻击 . 21 4 应用：DApp三足鼎立，DeFi风险事件频发 . 21 4.1 波场：DApp活跃用户和交易量等增长快速 . 23 4.2 EOS：项目方代付CPU，使用门槛大幅降低 . 23 4.3 DeFi：并非无本之水，安全性受制于底层平台 . 24 5 投资建议 . 25 风险提示 . 26 图表目录 图表1：比特币、以太坊等公链2019年技术回顾与2020年展望. 4 图表2：跨链主要技术 . 6 图表3：各比特币分叉币基本情况（截至2020年5月2日） . 7 图表4：2019年闪电网络技术特点 . 7 图表5：Conflux树图结构例示（局部） . 9 图表6：以太坊2.0投票委员会的构成 . 10 图表7：以太坊发展规划与历次分叉 . 11 图表8：比特币主要参数（截至2020年5月2日） . 13 图表9：比特币成功实现的发展规划与历次分叉 . 13 图表10：2019年闪电网络发展进程 . 15 图表11：2019-2020Nervos大事件及技术进展. 16 图表12：2020年Bytom技术进展规划（部分） . 17 图表13：公链的主流共识机制 . 18 mOtPmNsOtPrRxPnRuMoNmQ7NaObRnPoOmOoOiNqQnQlOqRwO7NrRwPMYsPpPuOmPmO2020年05月17日 P.3 请仔细阅读本报告末页声明 图表14：Algorand算法 . 19 图表15：Algorand主要技术特点 . 20 图表16：Neo发展大事记（部分） . 20 图表17：2019年基于以太坊构建的DApp数量 . 22 图表18：2020.4.9-2020.5.8各公链DApp活跃用户数量（单位：千） . 22 图表19：2020.4.9-2020.5.8各公链DApp交易额（单位：百万美元） . 22 图表20：2020.4.9-2020.5.8各公链DApp交易笔数（单位：百万美元） . 22 图表21：2020.4.9-2020.5.8各公链DApp数量（单位：千） . 22 图表22：2019年波场TRON技术发展历程. 23 图表23：2019年EOS技术发展历程 . 24 图表24：被DeFi平台锁仓的加密货币价值约为12.3亿美元（M为百万美元，B为十亿美元，2020.5.1） . 25 2020年05月17日 P.4 请仔细阅读本报告末页声明 1 概览：区块链迎来性能、安全、应用三方面的边际革命 区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术在互联网时代的创新应用模式（中国区块链技术和应用发展白皮书，工信部 2018 年指导发布）。它是以比特币、以太坊为代表的加密货币普遍采用的底层技术，有助于保证链上信息不易篡改，有助于对信息溯源，有助于多方协作。例如，比特币致力于不依赖银行、支付公司等第三方即实现点对点的价值转移，其交易流程为：为获得比特币奖励，用专用计算机求解比特币网络给出的数学题，成功解得者获得记账权，将交易打包入块，各区块按照被记录的时间，在最长链后逐个相连，由全网节点见证，比特币2009年上线，最新市值已超过1600亿美元（Coinmarketcap，2020.5.2）。 公链是区块链生态的重要组成部分。根据分布式账本记账权开放权限的不同，区块链可分为公有链、私有链及联盟链。其中：公有链记账权对互联网上的所有人开放，例如比特币、以太坊；私有链一般用于组织内部，不对其他人开放记账权；联盟链记账权对特定的组织和机构开放。 本文将回顾 2019 年以来部分知名公链的技术进展、链上应用（Dapp）发展情况并展望其未来。1）技术进展：公链存在实现“去中心化、高系统安全性和高交易效率”三个目标难以同时解决的“不可能三角”问题，各条公链致力于解决这一点，但路径有所不同。2）应用情况：公链的应用情况也是关注研究的重点领域，本文将介绍 2019 年在DApp方面较为领先的几款公链项目。 图表1：比特币、以太坊等公链2019年技术回顾与2020年展望 最新市值（亿美元） 24小时活跃地址数 TPS（每秒交易笔数） Dapp数 2019年回顾 2020年展望 比特币（BTC） 1624 921407 3.8 / 闪电网络快速普及。 比特币闪电网络的快速普及，有望促进小额、实时、海量支付网络的形成。 以太坊（ETH） 236 408829 9.0 2585 技术升级利好Layer-2方案。 将优化Gas消耗（以太坊网络使用费用），提升性能，为扩容做准备。 比特币现金（BCH） 47 23998 0.5 / 运用Schnorr签名提升交易效率，通过其线性特点支持更多智能合约和多重签名。 继续通过技术提升交易效率。 BSV 39 25152 6.4 / 完成创世区块发行，取消区块限制，将默认区块大小从128MB提升到2GB。 消除区块上限等人为限制，恢复比特币脚本的原始功能。 EOS 29 / / 633 Dapp格局上，EOS在交易额和交易笔数方面处于领先地位。 EOS会继续做出了一系列创新性的举措如升级主网至v1.8来提升用户使用体验，提升交易效率。 波场（TRON） 10 / / 683 在活跃用户和交易量等方面增速较快。 深耕娱乐型Dapp。 波卡（Polkadot） / / / / 通过中继链技术能各公链上的代币转入类似多重签名控2020年5月发布新路线图。 2020年05月17日 P.5 请仔细阅读本报告末页声明 2 性能：百花齐放，以太坊信标链或于2020年上线 交易处理性能的衡量标准是每秒处理交易笔数（Transactions Per Second， TPS），比特币等区块链项目出于自身安全性和去中心化的需要，对区块规模大小和区块产生速度等进行了严格限制，导致项目的交易处理性能较差。处理性能不高势必导致用户在使用该项目进行收付款时面临高延迟、高堵塞的窘境，因此项目很难在日常生活消费中普及，而只能运用在高额支付中以确保交易安全性，这与比特币等项目的发起初衷是违背的。提升TPS、保证去中心化水平、提升区块链的可扩展性是公链技术未来发展的方向。根制的原链地址中，提升区块链可扩展性。 Cosmos 5 / / / 通过中继链技术能各公链上的代币转入类似多重签名控制的原链地址中，提升区块链可扩展性。 继续采用类似实用拜占庭容错的共识算法，实现代币安全快速地从一个空间传递到另一个空间，大幅提升区块链的互操作性、可扩展性以及无缝更新性。 达世（Dash） 7.8 66899 0.3 10.1 专注升级链锁以免疫于51%算力攻击。 / Nervos（CKB） 0.69 11000 / / 成功启动了 CKB 主网，从头开始构建并如期交付了功能完备的 Layer 1 区块链. 除了持续进行CKB协议层和链上开发的改进外，还将重点关注开发者体验、Layer 2、研究以及社区建立。 Bytom（BTM） 0.71 1243 16万（侧链Vapor） / 上线一主多侧的BaaS平台和侧链 基础协议层提出通用的跨链开放式网关协议，计划在Layer2前沿领域有所突破 Conflux（DAG） / / / / 声称能同时满足去中心化、高安全性、高性能。 继续为同时满足去中心化、高安全性、高性能努力，主网上线在即。 VeChain（VET） 2.5 4353(当日活跃账号数) 230 125 进一步落地在包括食品安全、可持续时尚、跨境供应链管理等领域的项目。 发布与落地POA2.0算法 NEO 7.14 226万地址（其中54%持有资产） 1000+ 68 斥资1亿美元支持生态建设，推进链上互操作性协议的实现。 完成 Neo3 升级，大幅优化协议层、完成包括分布式存储，内置预言机与分布式身份在内的组建层搭建，并探索更多数字资产的应用场景。 Qtum 1.45 2221（全球节点数） 0.01（实测的最近24小时每秒交易量，不代表实际交易能力） / 实现了Qtum-BTC原子交换，发布Qtum2.0 离线 Staking，Qtum Phantom 隐私解决方案和 Qtum Neutron 虚拟机架构三大更新 资料来源：Coinmarketcap，区块链浏览器、国盛证券研究所（BTM、VET的数据更新至2020.5.8，Nervos数据更新更新至5月13日，Qtum、NEO数据更新至5月15日，其他公链的数据更新至2020.5.2） 2020年05月17日 P.6 请仔细阅读本报告末页声明 据PANews在2020年初的调查，有超过7成的用户认为TPS对公链发展至关重要，同时有超过一半的用户认为需要在提升TPS的同时保证去中心化程度。 目前区块链项目主要通过扩容的方式满足日益扩大的用户群的交易需求，主要扩容方式有三种，分别是1）直接增加区块容量。移除原先中本聪对比特币容量1MB的区块上限；2）发展跨链技术。跨链技术的主要目标是实现单个公链内外信息、资产的相互沟通读取，这样可以显著提高区块链的可扩展性、速度和延展性，目前主要形式有闪电网络、侧链扩容等，在比特币区块链之外构建新的交易渠道进行小额交易；3）分割区块。主要形式有隔离见证等，将用以证明交易真实性和合法性的见证数据隔离在区块基本信息之外，只保留交易状态数据。 图表2：跨链主要技术 主要技术 主要内容 公证人机制 以瑞波和BTC Relay为代表，关注资产转移。 侧链/中继 以Polkadot和Cosmos为代表，关注跨链基础设施。 哈希锁定 以闪电网络为代表，通过建立交易通道实现海量小额支付。 分布式私钥控制 以万维链为代表，链内交易的分布式账本均能接入万维链，实现不同区块链的连接。 资料来源：百度百科，国盛证券研究所 2019年以来比特币及其分叉币、以太坊等项目有明显进展。 比特币和以太坊：主要采取了发展第二层网络的形式。2019年比特币的闪电网络技术迅速普及，使比特币的小额实时海量支付成为可能；以太坊完成了君士坦丁堡和伊斯坦布尔两次升级，利好Layer-2（二层网络）方案。 比特币现金（BCH）：利用 Schnorr 签名扩容。BCH 推出了改善扩展性和隐私性的Schnorr签名功能，大幅提升交易效率。 BSV：完成创世升级，直接取消区块限制。2020年BSV完成升级，消除了对协议施加的人为限制，如区块大小的默认上限，基本实现了最终扩容愿景。 Polkadot 和 Cosmos：利用中继技术实现区块链互操作性和可扩展性。这两个项目通过中继链技术将私有链、联盟链融入到公有链的共识网络，为区块链项目提供跨链基础设施或协议，提升交易效率。 2.1 链上扩容路线扩大区块 比特币现金（BCH）运用 Schnorr 签名提升交易效率，BSV 完成创世区块，取消区块限制。BCH成功实现两次升级，Schnorr签名功能具有重大意义，可以通过其线性特点，支持更多智能合约和多重签名，大幅提升交易效率，而安全证明和不可延展性进一步提升交易安全。BSV 仍旧遵循中本聪愿景，不断扩容。继 2019 年 7 月将默认区块上限提升到2GB后，2020年2月4日BSV完成了创始升级，消除了区块上限等人为限制，恢复比特币脚本的原始功能，其扩容和大区块愿景已基本实现。但由于BSV的实际交易量不像比特币那样巨大，交易需求相对较小，因此实际扩容效果有限。2020 年其创始人CSW郁金香信托案件的诉讼结果将对其币值产生重要影响。 2.1.1 BCH推出Schnorr签名 由于针对比特币的扩容方案不同而又无法统一，比特币出现了大量分叉币，其中以比特币现金（BCH）、比特币黄金、比特币钻石、BSV等为主要分叉币。 2020年05月17日 P.7 请仔细阅读本报告末页声明 图表3：各比特币分叉币基本情况（截至2020年5月2日） 币种 分叉时间 单价 （美元） 已发行量（万枚） 最新市值（亿美元） 与BTC的不同 比特币现金(BCH) 2017.8.1 256 1838 47 1）区块容量不同，BTC为1MB，BCH删除了隔离见证，最大可支持8MB区块大小。2）算法难度不同，BTC算法难度随着被挖数量增加而增加，而BCH生产难度会根据全网算力调节。 比特币黄金(BTG) 2017.11.13 10 1837 1.85 PoW算法不同。BTC采用SHA256，BTG采用Equihash以消除大矿工对算力的控制，这样可以做到更强的去中心化。 比特币钻石(BCD) 2017.11.25 0.59 18942 1.1 1）区块大小不同，BCD支持每个区块大小为动态值。2）出块速度不同，BCD出块速度约为BTC的5倍。3）BCD降低转账手续费和用户参与门槛。 BSV 2018.11.9 209 1838 38.5 BSV希望解除各种代码限制，如区块大小限制、防尘交易限制、非标脚本限制、OP_Return空间和数量限制。 资料来源：coinmarketcap，国盛证券研究所 比特币现金（BCH）成功升级两次，Schnorr签名提升交易效率和安全性。2019年5月15日，BCH推出了Schnorr签名功能和恢复意外发送资金的隔离见证（Segwit）恢复功能。比特币采用的是椭圆曲线数字签名算法（ECDSA），其固有缺陷是可延展和非线性特点，可延展性影响了签名的安全性，而非线性导致签名占用了过多空间，影响交易效率，而 Schnorr 签名算法则通过其线性特点，支持更多智能合约和多重签名，大幅提升交易效率。 图表4：2019年闪电网络技术特点 椭圆曲线数字签名算法（ECDSA） Schnorr签名 签名验证 每个签名都必须运用点乘运算单独验证，广播一笔交易需要数千台计算机的验证，占用大量空间和费用。 Schnorr方程是线形的，可互相加减，从而节省计算能力（加法比点乘法计算容易得多） 安全证明 ECDSA不存在类似于Schnorr的安全证明。 当哈希函数足够随机且签名中使用的椭圆曲线离散对数问题（ECDLP）足够困难时，Schnorr签名安全性很容易得到证明。 延展性 可延展，可以使无法访问私钥的第三方更改现有有效签名并双花资金。 不可延展，安全性更强。 多重签名 本身不支持多重签名，必须通过P2SH智能合约，但其交易成本较高、隐私保障较少。 线性，多个参与方可以协作生成对其公钥总和有效的签名，这是提高效率和隐私的基础，例如多重签名和其他智能合约。 资料来源：巴比特，国盛证券研究所 Segwit恢复可以帮助网络用户在意外将其资金发送到隔离见证地址时收回资金。2019年11月15日，BCH实施Minimaldata规则，此更改使网络上的大多数BCH交易均不可篡改。同时 BCH 还扩展了 Schnorr 签名，几乎所有签名检查操作都将支持 Schnorr 签名。 2.1.2 BSV完成创世升级不设上限 BSV遵循中本聪愿景，不断扩容。BSV始终遵循通过区块链交易存储方式来访问网络数2020年05月17日 P.8 请仔细阅读本报告末页声明 据的目标，不断扩容。2019年7月，BSV将默认区块大小从128MB提升到2GB，而 2020年2月4日，BSV已经完成了“创世”升级，主要改变有：1）消除对协议施加的人为限制，如区块大小的默认上限。2）恢复比特币脚本的全部原始功能。3）删除对比特币的部分更改，如不再支持P2SH地址。“创世”升级意味着BSV的扩容愿景和大区块路线已基本实现。但由于BSV的实际交易量不像比特币那样巨大，交易需求相对较小，因此实际扩容效果有限。 2020年1月14日，BSV的币值出现大幅拉升，主要原因是BSV创始人“澳本聪”（CSW）自称掌握了证明自己是比特币创始人中本聪的关键证据，并拥有了能够解锁“郁金香信托”中110万比特币的密钥，一旦110万比特币投入市场，将对比特币市值产生重要影响。目前，克莱曼指控CSW通过伪造文件骗取其哥哥的郁金香信托遗产，美国法官裁定CSW需在3月12日前提交郁金香信托相关文件，这遭到了CSW的拒绝。案件仍在进一步审理中。一旦CSW败诉，其信用危机或将对BSV的币值产生重大影响。 2.2 链上扩容路线改变共识算法 2.2.1 Conflux：引入“父边”“ 引用边”，打造树图结构 Conflux是致力于在不牺牲任何去中心化程度及安全性的情况下实现高TPS的公有链。Conflux 使用基于树图结构的可扩容共识算法，通过节点并行出块来提高整个网络的吞吐量，以解决高并发网络中因分叉造成的计算资源浪费问题，使共识不再是区块链性能的瓶颈。 举例来说，综合橙皮书的研究，下图中Conflux为区块排序的步骤为： 1）父块与枢轴链 矿工在打包一个新区块的时候，必须选择前面的某个区块作为自己的父块，并且只能选择一个，子块最多的区块根据前后顺序组成“枢轴链”（这就是“最重链原则”）。 例如，下图中黑线代表“父块”顺序，则枢轴链为“ACGJMN”。 2）引用边 除了父边，每个区块还必须把自己看到的其它分叉上未被引用的区块引用起来，作为引用边。 例如，下图根据引用边可以确定的区块顺序为“DG” BFJLN” F-I” HKM”。 3）阶段 枢轴链上的每一个区块独自代表一个“阶段”，按照阶段先后顺序排列所有区块。枢轴链区块引用的块、被引用的块的父块或其引用的块，如果还没有被排序，那么都同属于同一阶段。同一阶段内，有两个引用块彼此无法确定先后顺序，就采用哈希ID来排序。 例如，下图中各阶段及其内部的排序为：阶段0（A），阶段1（C），阶段2（D、G），阶段3（BFJ），阶段4（HKM），阶段5（EILN